一种基于特征位先验信息的新型LDPC迭代译码的初始化方法，本发明专利技术属于通信领域，提出一种运用特征位先验信息计算LDPC迭代译码初始化信息的新方法，采用此方法得到的初始化信息更加准确，与不加特征位的译码算法相比较，采用提出的初始化方法的LDPC译码能够在保证纠错性能不下降甚至有所提高的前提下大大减少迭代次数，降低译码复杂度。本发明专利技术提出的新方法同样适用于非二进制LDPC码的情况，无论对于二进制LDPC还是非二进制LDPC的研究均具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信领域，是一种运用特征位先验信息计算LDPC迭代译码初始化信 息的新方法。
技术介绍
在光传输系统中采用前向纠错（Forward Error Correction-FEC)技术是改善系 统的误码率性能，提高系统通信的可靠性，延长光信号的传输距离，降低光发射机发射功率 以及降低系统成本的一种有效途径。FEC技术属于差错控制编码中的信道编码，其主要原 理就是在发送端被发送信息比特中加入少量校验比特，校验比特与信息比特通过一定约束 关系进行编码后在信道中传输，在接收端按照既定关系对信息流进行译码从而来发现并纠 正误码，达到改善系统误码率性能的目的。作为当前高速大容量光纤传输中的一项关键技 术，高性能，高吞吐量，低复杂度的FEC编译码算法的研宄对于获得更大容量、更高速率、更 长距离的光纤传输至关重要。因此具有好的纠错性能和低的译码复杂度的低密度奇偶校验 (Low Density Parity Check-LDPC)码受到广泛关注，逐渐成为该领域FEC算法的首选。 随着光纤中单波速率从40G向100G甚至超100G演进，采用迭代译码的软判决译 码算法被证明能获得更高的编码增益以满足100G/超100G长距离光传输的需求。由于软 判决译码利用的是附加的软判决信息，即传递的是关于判决符号可能性的概率值，因此该 算法是以增加译码复杂度为代价来换取好的译码性能。因此研宄能够降低软判决译码复杂 度的译码算法对于该技术的发展应用具有重大意义。 对于LDPC这种可以由稀疏校验矩阵H(Parity_Check Matrix)或者二分图 (Bipartite Graph)表示的线性分组码，经典的软判决译码算法是在R. G. Gallager于 1962年提出的概率译码算法基础上发展而来的BP(Belief Propagation,置信度传播）算 法。随后为了简化概率域BP译码算法的计算复杂度，能够将乘积运算转化成加减运算的 对数域LLR-BP(Log-Likelihood Ratio,对数似然比）算法又被提了出来。之后又出现的 MS (Min-Sum,最小和）算法、EMS (Extended Min-Sum)算法、Min-Max 算法均是在 BP 译码 算法基础上经过变形和改进得到的版本。当高阶调制被用于高速长距离传输中时，二进制 LDPC的高译码性能受到限制，于是具有更高纠错性能，更强抗突发错误能力且更易与高阶 调制结合等优点的非二进制（Nonbinary-NB) LDPC码表现出更好的发展潜力。NB-LDPC码可 以通过将二进制LDPC码中唯一的非零元1替换为取自有限域GF(q)的非零元来获得，因此 其译码算法也可以通过二进制LDPC相关算法扩展得到，只是需要注意其中的运算是发生 在高阶有限域GF(q)上的运算。目前针对NB-LDPC码最新且最具有研宄价值的译码算法是 MD-FFT-QSPA (混合域FFT多进制和积译码）算法，该算法能够在有效降低译码计算复杂度 的同时在一定程度上提高码字纠错性能。 无论是哪种软判决译码算法，LDPC码译码的核心思想都是由初始化、校验节点更 新、变量节点更新和译码判决四部分组成。出于提高译码性能或者降低译码算法的计算复 杂度的目的，目前大部分的研宄都是从改进校验节点更新表达式或者变量节点更新表达式 方面着手，比如校验节点更新计算中采用FFT运算来加快运算速度，修正变量节点更新表 达式以达到更快的收敛等方法。但是这些方法或者是在提高了译码性能的同时一定程度上 增加了计算复杂度，又或者是虽然降低了译码复杂度但却在纠错性能方面造成了一定的损 失。事实上，我们还可以通过改进初始化过程实现在纠错性能不下降甚至有所提高的前提 下降低译码复杂度。初始化就是根据接收信号的幅度信息和信道信息计算每个码字的初始 先验概率，其准确度直接影响着整个译码过程的结果和迭代的次数，从而影响最终译码性 能的好坏和算法复杂度的高低。因此找到能够提高初始化结果准确度的方法来实现译码对 LDPC码的译码研宄起到举足轻重的推动作用。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于特征位先验信息的新型LDPC迭代译码的初始化方法，采用 此方法得到的初始化信息更加准确，与不加特征位的译码算法相比较，采用提出的初始化 方法的LDPC译码算法能够大大减少迭代次数，降低译码复杂度，同时纠错性能也有一定的 提尚。 本专利技术的主要思想就是通过在码字序列中引入已知的特征符号，利用符号发送时 和接收到的相应对比信息，根据建立的估计模型，计算出更为准确的信道噪声方差，再根据 计算出的相应方差对码字进行初始化计算。其中引入的这些特征位也可以称为标志位或者 水印位（water-mark bits)。 传统算法中在根据信道模型构建初始化计算公式时，一般采用高斯信道模型，其 概率密度函数表示为【主权项】1. 一种基于特征位先验信息的新型LDPC迭代译码的初始化方法，其特征在于： 在编码后的长为N的码字序列中有规律地插入一些已知的特征符号作为特征位，然后 将包含有特征位的新序列调制后输入到信道传输，在接收端首先将接收到的信息序列中的 相应特征位提取出来进行硬判决，将硬判决的结果与相应特征位上之前添加的特征符号进 行比较，用我们建立的信道噪声标准差σ的新模型代替传统方式下AWGN模型下的常数 〇， 可以动态地估计每个码字上叠加的信道噪声功率大小，LDPC迭代译码的第一步就是计算初 始化软信息，运用我们提出的新方法计算得到的初始化信息更加准确，因而可以大大减少 迭代次数且不降低LDPC码的纠错性能。2. 根据权利要求1所述的一种基于特征位先验信息的新型LDPC迭代译码的初始化方 法，其特征在于： 采用提出的初始化方法的LDPC编译码流程分为以下几大步骤：一、LDPC编码，将传输 的信息序列经编码得到码字序列；二、添加特征位，在码字序列中有规律地插入已知的特征 符号，特征符号可以根据需要任意选择，得到新的序列；三、调制，将包含有特征位的序列进 行调制；四、信道传输，经调制后的序列输入到信道进行传输，码字序列受到噪声影响；五、 提取特征位，将特征位提取出来进行硬判决，且将硬判决的结果与相应位置上之前添加的 特征符号进行比较；六、估计信道噪声方差，根据我们构建的关于噪声标准差σ的新模型， 动态地估计每个码字受到噪声影响的大小；七、LDPC译码，利用估计出的新的噪声方差，按 照初始化、校验节点更新、变量节点更新、译码判决的步骤完成LDPC译码。3. 根据权利要求1-2所述的特征位的添加，其特征在于： 在编码后的码字序列中有规律地插入一些已知的特征符号，插入规律和插入符号都可 以根据需要进行选择，比如我们实施例中采用等间隔插入符号〇的方式，同样可以采用非 等间隔插入不同的非零符号的方式。4. 根据权利要求1-2所述的调制，其特征在于： 对包含有特征位的序列进行调制，可以采用不同的调制格式，如BPSK、QPSK、16QAM等。5. 根据权利要求1-2所述的特征位的提取，其特征在于： 根据特征位添加的规律在接收端接收到的序列中首先将特征位提取出来进行硬判决， 硬判决的规则与调制格式相对应，将硬判决的结果与之前相应位置上添加的特征符号进行 比较，比较结本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于特征位先验信息的新型LDPC迭代译码的初始化方法，其特征在于：在编码后的长为N的码字序列中有规律地插入一些已知的特征符号作为特征位，然后将包含有特征位的新序列调制后输入到信道传输，在接收端首先将接收到的信息序列中的相应特征位提取出来进行硬判决，将硬判决的结果与相应特征位上之前添加的特征符号进行比较，用我们建立的信道噪声标准差σ的新模型代替传统方式下AWGN模型下的常数σ，可以动态地估计每个码字上叠加的信道噪声功率大小，LDPC迭代译码的第一步就是计算初始化软信息，运用我们提出的新方法计算得到的初始化信息更加准确，因而可以大大减少迭代次数且不降低LDPC码的纠错性能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张文博，王黎明，乔新宇，张晓光，乔耀军，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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